• Definitie van laagdoorlaatfilter
• Schakelschema
• Actieve en passieve laagdoorlaat filter
• Wat doet een LPF? Hoe werkt het?
• Werking
• Frequentierespons
• Overdrachtsfunctie van een LPF
• Een LPF ontwerpen
• Hoekfrequentie van a laagdoorlaatfilter
• Ideaal en echt filter
• Laagdoorlaatfilter versus hoogdoorlaatfilter
• Voordelen van een LPF
• Wat zijn de toepassingen van een laagdoorlaatfilter
• Veelgestelde vragen

Definitie van LPF:

 "Laagdoorlaatfilter voert signalen met een lagere frequentie met minder weerstand en heeft een constante uitgangsversterking van nul tot een afsnijfrequentie."

Over het algemeen verzwakt een laagdoorlaatfilter de frequenties boven de afkappunten.

Schakelschema van een laagdoorlaatfilter:

Er zijn twee soorten actieve filters, ze zijn-

• Actief laagdoorlaatfilter – bestaat uit voornamelijk actieve componenten zoals op-amp, een transistor.

• Passief laagdoorlaatfilter - bestaat voornamelijk uit passieve componenten zoals condensatoren, weerstanden, etc.

Hoe werkt een laagdoorlaatfilter?

Wat doet een laagdoorlaatfilter?

In figuur 1.1 is het een veelgebruikt actief laagdoorlaatfilter.

Het filteren wordt gewoonlijk gedaan door het RC-netwerk en de op-amp wordt gebruikt als versterker met eenheidsversterking. De weerstand R_F(= R) is inbegrepen voor Dc-offset.

Bij gelijkstroom is de capacitieve reactantie oneindig en moet het gelijkstroomweerstandspad naar aarde voor beide aansluitingen gelijk zijn.

Hier zijn alle spanningen V_i, V_x, V_y, V₀ worden gemeten over de grond.

De ingangsimpedantie van de op-amp is altijd oneindig; er loopt geen stroom naar de ingangsklemmen.

Volgens de spanningsdelerregel is de spanning over de condensator,

Omdat de op-amp-versterking oneindig is,

Waar,

= doorlaatbandversterking van het filter

                 f = frequentie van het ingangssignaal

= afsnijfrequentie van het signaal

A_cL

 = closed-loop gain van het filter als functie van de frequentie.

De winstomvang,

En fasehoek (in graden),

Werking van een laagdoorlaatfilter:

De werking van het laagdoorlaatfilter kan als volgt worden geverifieerd aan de hand van de versterkingsgroottevergelijking:

Bij zeer lage frequenties, dwz f >> f_c,

Bij f = f_c,

              |A_cL| <A_F

Het filter heeft dus een constante versterking van A_F van 0 Hz tot de afsnijfrequentie f_c. Bij f_c, de groei is 0.707A_F, en na f_c, neemt het gestaag af met een toename in frequentie.

Hier wijkt de feitelijke respons af van de lineaire onderbroken lijnbenadering in de buurt van 'f_c. '

Frequentierespons van laagdoorlaatfilter:

Hoe maak je een laagdoorlaatfilter?

Laagdoorlaatfilter ontwerp:

Een waarde van de afsnijfrequentie ω_c is gekozen.

Capaciteit C wordt geselecteerd met een bepaalde waarde; meestal ligt de waarde tussen 0.001 en 0.1 µF. Mylar of tantaal condensatoren worden aanbevolen voor betere prestaties.

De waarde van R wordt berekend uit de relatie,

              F_c = afsnijfrequentie in hertz

              Ω_c = afsnijfrequentie is in radialen seconde.

              C = in Farad

Ten slotte zijn de waarden van R₁ en R_F worden geselecteerd afhankelijk van de gewenste doorlaatbandversterking met behulp van de relatie,

Frequentieschaling: - Zodra een filter is ontworpen, kan het nodig zijn om de afsnijfrequentie te wijzigen. De methode voor het omzetten van een originele afsnijfrequentie f_c naar een nieuwe afsnijfrequentie wordt 'frequentieschaling' genoemd.

Om een ​​afsnijfrequentie te wijzigen, vermenigvuldigt u R of C, maar niet beide met de verhouding: -

Hoekfrequentie en afsnijfrequentie van een laagdoorlaatfilter:

De overgang van een laagdoorlaatfilter is altijd snel en soepel vanaf de doorlaatband naar stopband. Ook is een afsnijfrequentie geen parameter om de goedheid of slechtheid in een frequentiebereik te meten. De afsnijfrequentie wordt nauwkeuriger de -3dB-frequentie genoemd, dwz het is de frequentie waarbij de magnitude-respons 3dB lager is dan de waarde bij 0 Hz.

Wat is Pass-band?

"Pass-band is het specifieke frequentiebereik waar een filter doorheen gaat."

Voor laagdoorlaatfilters kunnen de frequenties die naar het einde van de doorlaatband bewegen geen significante winst of aandacht hebben.

Wat is Stopband?

“Een filter draagt ​​altijd filters binnen een bepaalde band, en verwerpt de frequenties die onder het gegeven bereik liggen. Deze specifieke reeks staat bekend als een Stopband ”.

Omdat de beperkingen er zijn voor laagdoorlaatfilters, verzwakt de stopband bij een bepaalde frequentie, die dichter bij de afsnijfrequentie dichter bij 0 Hz komt.

De overdrachtsfunctie van een laagdoorlaatfilter:

Wat is een doorschakelfunctie?

"De overdrachtsfunctie is een complex getal dat zowel grootte als fase heeft. In het geval van filters helpt de overdrachtsfunctie om een ​​faseverschil tussen input en output te introduceren. '

Omdat het laagdoorlaatfilter laagfrequente wisselspanningssignalen doorlaat, wordt de uitvoer verzwakt. We gebruiken verschillende actieve en passieve componenten om een ​​filter te maken, dat uiteindelijk andere kenmerken heeft. De overdrachtsfunctie vertelt ons hoe een ingang is gerelateerd aan een uitgang, afhankelijk van de kenmerken van de component. De overdrachtsfunctie kan eenvoudig worden bepaald uit een grafiek van het uitgangssignaal bij verschillende frequenties. We kunnen de overdrachtsfunctie ook berekenen met de wetten van Kirchoff om de differentiaalvergelijking van het filter af te leiden.

Naarmate er meer signaal doorheen gaat, past het filter een faseverschuiving toe op het uitgangssignaal voor het ingangssignaal. Daarom is de overdrachtsfunctie van een filter een complexe functie van frequentie. Het bevat ook alle essentiële informatie die we nodig hebben om de grootte van het uitgangssignaal en de fase ervan te bepalen.

Ideaal filter en echt filter:

Soms gebruiken we om redenen van vereenvoudiging vaak de actieve filters om manieren te benaderen. We upgraden ze naar een ideaal en theoretisch model, dat 'Ideal Filter' wordt genoemd.

Het gebruik van deze standaarden is onvoldoende, wat leidt tot fouten; dan moet het filter worden behandeld op basis van nauwkeurig echt gedrag, dwz als een 'echt filter'.

De belangrijkste sleutelbegrippen van een ideaal filter zijn

• Een versterkingseenheid
• Volledige verslechtering van het ingangssignaal over de banden.
• De overgang van reactie van de ene zone naar de andere is vrij abrupt.
• Het veroorzaakt geen vervorming wanneer het signaal door de transitzone gaat.

Wat zijn de verschillen tussen het laagdoorlaatfilter en het hoogdoorlaatfilter?

Wat zijn de voordelen van een laagdoorlaatfilter?

• Laagdoorlaatfilters kunnen gemakkelijk aliasingeffecten uit een circuit verwijderen, waardoor het circuit soepel werkt.
• Laagdoorlaatfilters zijn kosteneffectief, zodat ze gemakkelijk kunnen worden gebruikt.
• Laagdoorlaatfilters hebben een lage uitgangsimpedantie; aldus wordt voorkomen dat de afsnijfrequentie van de filters wordt beïnvloed door de belasting.

Toepassingen van een laagdoorlaatfilter:

• Een laagdoorlaatfilter wordt gebruikt in 'sis'-filters.
• LPF wordt gebruikt in audioluidsprekers om de hoge frequentie te verminderen.
• LPF kan worden gebruikt als audioversterker en als equalizer.
• In Analoog-digitaalomzetter, LPF wordt gebruikt als anti-aliasingfilters om signalen te controleren.
• LPF wordt gebruikt bij beeldvereffening, beeldvervaging.
• LPF wordt ook gebruikt in radiozenders om harmonische emissies te blokkeren.
• Deze filters worden in muzieksystemen gebruikt om de hoogfrequente geluiden te filteren, waardoor echo bij hogere geluiden ontstaat.

Wat is een passief laagdoorlaatfilter?

Een passief laagdoorlaatfilter is een filter dat is gemaakt van alle passieve componenten zoals condensatoren, weerstanden, enz. Het veroorzaakt een lager uitgangsniveau dan het ingangsniveau.

Wat is een RC-laagdoorlaatcircuit?

Een RC laagdoorlaatcircuit is gemaakt van alleen weerstanden en condensatoren, zoals de naam al aangeeft. Het is ook een essentieel passief filter. In dit filter varieert de reactantie van een condensator omgekeerd evenredig met de frequentie, en de waarde van de weerstand blijft constant als de frequentie verandert.

Wat is een Butterworth-laagdoorlaatfilter?

A Butterworth-filter is dat type filter waarvan de frequentierespons vlak is over het doorlaatbandgebied. Een laagdoorlaat Butterworth-filter zorgt voor een constante output van de gelijkstroombron naar een bepaalde afsnijfrequentie en verwerpt de hogere frequenties.

Hoe kan een tweede orde laagdoorlaatfilter worden geconstrueerd?

We weten dat een laagdoorlaatfilter van de eerste orde kan worden gemaakt door een enkele weerstand en een condensator aan te sluiten waarvan de enkele pool ons een afrolhelling van -20dB / decennium kan geven. Om een ​​passief laagdoorlaatfilter van de tweede orde te maken, verbinden of cascaderen we twee passieve filters (eerste orde). Het is ook een tweepolig netwerk.

Schrijf de hoekfrequentie op van een filter van de tweede orde.

In een laagdoorlaatfilter van de tweede orde zien we een hoekfrequentiepunt van -3dB en daarom verandert de doorlaatbandfrequentie ten opzichte van de oorspronkelijke waarde zoals berekend in de vergelijking:

Om meer te lezen over elektronica klik hier

Soumali Bhattacharya

Hallo, ik ben Soumali Bhattacharya. Ik heb de master Elektronica gedaan.
Ik ben momenteel geïnvesteerd op het gebied van elektronica en communicatie.
Mijn artikelen zijn gericht op de belangrijkste gebieden van de kernelektronica in een zeer eenvoudige maar informatieve benadering.
Ik ben een levendige leerling en probeer mezelf op de hoogte te houden van de nieuwste technologieën op het gebied van elektronica.

Laten we verbinding maken via LinkedIn –